KR101734717B1 - Control Method Of Battery Module - Google Patents

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최용환
임해규
이건구
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Abstract

The present invention relates to a battery for vehicles including a thermoelectric element which is located between a housing for arranging a plurality of battery cells therein and the plurality of battery cells, and is connected in a zigzag form; and to a control method thereof. By including the thermoelectric element, heat flows in the longitudinal direction of the battery cells, so the heat transfer efficiency regarding the battery cells can be remarkably improved. The thermoelectric element is directly attached to the battery cells to drastically reduce the gap between the battery cells, and the temperature of each of the battery cells can be easily controlled.

Description

차량용 배터리 및 그 제어 방법{Control Method Of Battery Module}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery,

본 발명은 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압 배터리 시스템을 최적의 온도로 유지하는 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a vehicle battery and a control method thereof, and more particularly, to a vehicle battery and a control method thereof that maintain a high-voltage battery system at an optimum temperature.

일반적으로, 전기 자동차는 환경오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력의 일환으로 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.Generally, electric vehicles are being developed steadily as part of efforts to develop environmental pollution problems and alternative energy.

전기자동차(Electric vehicle: EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차이다. 전기자동차는 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류된다.An electric vehicle (EV) is an automobile that uses power from a battery to drive an AC or DC motor to obtain power. Electric vehicles are classified as battery-only electric vehicles and hybrid electric vehicles.

배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고, 전원이 소모되면 재충전한다. 한편, 하이브리드 전기자동차는 엔진의 가동으로 전기발전하여 배터리에 충전을 한다. 이렇게 발생된 전기로 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다. The battery-only electric vehicle drives the motor using the battery power, and recharges when the power is consumed. On the other hand, a hybrid electric vehicle is charged with electric power by operating the engine. The electric furnace electric motor thus generated can be driven to move the car.

또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있다. 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고, 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급된다. 이러한 차량은 항상 모터로 구동하여, 기존 전기자동차의 주행거리 증개를 위해 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이다. In addition, hybrid electric vehicles can be classified into a serial system and a parallel system. In the serial system, the mechanical energy output from the engine is converted into electrical energy through the generator, and this electrical energy is supplied to the battery or the motor. Such a vehicle is always driven by a motor and an engine and a generator are added to increase the mileage of an existing electric vehicle.

한편, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고, 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두 가지 동력원을 사용할 수 있어, 주행조건에 따라 병렬 방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있다On the other hand, the parallel method can move the vehicle by the battery power, and the two power sources for driving the vehicle by using only the engine (gasoline or diesel) can be used. You may

전기 자동차는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와, 전기모터에 전력을 공급하는 고전압 배터리가 탑재되어 있다. 배터리는 전기모터를 구동시키는 에너지원으로 인버터를 통해 전기모터에 전력을 공급할 수 있다.The electric vehicle is equipped with an electric motor (drive motor) for driving the vehicle and a high-voltage battery for supplying electric power to the electric motor. The battery can supply electric power to the electric motor through the inverter as an energy source for driving the electric motor.

이러한 배터리는 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 배터리팩의 형태로 전기자동차에 탑재되며, 필요 전력을 얻기 위해 다수 개의 셀들로 이루어진 배터리 모듈을 직렬로 연결한다. Such a battery is a rechargeable and dischargeable secondary battery, which is mounted on an electric vehicle in the form of a battery pack and is connected in series with a battery module composed of a plurality of cells in order to obtain necessary power.

이렇게, 전기 자동차에 탑재되는 배터리는 작동에 따라 발열될 수 밖에 없고, 이를 제어하기 위한 기술도 요구되고 있다. 예컨대, 공냉식 또는 수냉식으로 발열된 배터리를 냉각시키는데, 냉각성능에서는 뛰어나지만 상대적으로 구성이 복잡하고 원가, 상품성 등의 측면에서 불리한 수냉식 대신에 공냉식이 많이 적용되고 있다.In this way, a battery mounted on an electric vehicle is forced to generate heat according to its operation, and a technique for controlling the battery is also required. For example, a battery that has been heated by an air-cooling or water-cooling method is cooled. Although a cooling performance is excellent, a relatively complicated configuration and a water-cooled type which is disadvantageous in terms of cost and merchantability are applied.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서로 인접해 있는 배터리 셀 사이에 삽입하는데는 발열 및 흡열이 동시 발생하는 문제를 해소할 수 있음과, 배터리 모듈의 온도를 관리하여 승온 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to solve the problem of simultaneous heat generation and endothermic occurrence in inserting between adjacent battery cells and to improve the temperature raising and cooling performance by managing the temperature of the battery module A battery module and a control method thereof.

또한, 열전소자가 수직방향으로 발열 및 흡열이 발생하여 열전소자의 냉각을 위한 열전소자와 배터리 셀을 연결하는 히트 파이프(Heat Pipe)와, 열전소자 모듈을 냉각시키는 히트 싱크(Heat sink)를 삭제할 수 있는 차량용 배터리 모듈 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.In addition, a heat pipe (heat pipe) for connecting the thermoelectric element and the battery cell for cooling the thermoelectric element due to generation of heat and heat absorption in the vertical direction of the thermoelectric element, and a heat sink for cooling the thermoelectric module are deleted And a control method thereof.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 있어서, 내부에 복수의 배터리 셀이 배열된 하우징 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되고, 지그재그로 접속된 전극이 구비된 열전소자를 포함한다.In order to achieve the above object, a vehicle battery and a control method thereof according to an embodiment of the present invention include: a housing having a plurality of battery cells arranged therein; and an electrode disposed between the plurality of battery cells, And a thermoelectric element provided thereon.

상기 열전소자는, 상기 전극이 필름기판에 구비되어, 일측에 상기 배터리 셀의 열을 흡수하는 흡열부와, 타측에 상기 흡열부에서 흡수된 열을 상기 배터리 셀 외부로 방출시키는 발열부를 포함한다.The thermoelectric element includes a heat absorbing portion provided on the film substrate and absorbing heat of the battery cell on one side and a heat generating portion on the other side for discharging the heat absorbed by the heat absorbing portion to the outside of the battery cell.

또한, 상기 발열부는 상기 배터리 셀 길이방향으로 통과하는 냉각풍으로 냉각되도록 상기 배터리 셀 외부로 돌출된다.Also, the heat generating part is protruded to the outside of the battery cell to be cooled by cooling wind passing in the longitudinal direction of the battery cell.

또한, 상기 흡열부와 상기 발열부의 방향을 전환하도록 제어하는 배터리 관리부(Battery Management System)를 포함한다.The battery management system further includes a battery management system for controlling the direction of the heat absorbing unit and the heat generating unit.

또한, 상기 배터리 관리부는 측정된 상기 열전소자의 온도에 따라 냉풍을 조절할 수 있다.In addition, the battery management unit can adjust the cold air temperature according to the measured temperature of the thermoelectric element.

또한, 상기 배터리 관리부는, 상기 열전소자를 공냉식 또는 펠티어 냉각시킬 수 있다.In addition, the battery management unit may cool the thermoelectric element by air cooling or Peltier cooling.

또한, 상기 열전소자는 상기 배터리 셀에서 발생하는 열을 흡수하도록 상기 흡열부가 부착되고, 상기 흡열부로부터 상기 발열부로 상기 열이 전달되는 배터리 모듈.Also, the thermoelectric element is attached to the heat absorbing portion to absorb heat generated in the battery cell, and the heat is transferred from the heat absorbing portion to the heat generating portion.

또한, 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고, 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 제 1온도값보다 높으면 상기 열전소자의 온도를 측정할 수 있다.The temperature sensor may further include a temperature sensor for measuring the temperature of the battery cell. If the measured temperature of the battery cell is higher than a preset first temperature, the temperature of the thermoelectric device can be measured.

또한, 상기 열전소자의 온도가 미리 설정된 설정값보다 크면 상기 배터리 관리부에서 전류를 전환하여 상기 열전소자를 냉각시킬 수 있다.In addition, if the temperature of the thermoelectric element is larger than a predetermined set value, the battery management part can switch the current to cool the thermoelectric element.

또한, 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고, 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 설정값보다 낮으면, 상기 배터리 관리부에서 전류를 전환하여 상기 열전소자를 발열시킬 수 있다.The temperature control unit may further include a temperature sensor for measuring the temperature of the battery cell. When the measured temperature of the battery cell is lower than a predetermined set value, the battery management unit may convert the current to heat the thermoelectric device.

또한, 상기 전극은, P형 써모파일과 N형 써모파일이 구비되고, 상기 P형 써모파일과 상기 N형 써모파일 각각의 일단 및 타단이 지그재그로 접속된다.The electrode is provided with a P-type thermopile and an N-type thermopile, and one end and the other end of each of the P-type thermopile and the N-type thermopile are zigzag-connected.

또한, 상기 열전소자는 상기 배터리 셀에 부착되도록 평면형 또는 필름형으로 구비될 수 있다.In addition, the thermoelectric element may be provided in a planar shape or a film shape so as to be attached to the battery cell.

또한, 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고, 상기 배터리 셀에 부착된 상기 흡열부로부터 상기 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있다.The apparatus may further include a temperature sensor for measuring a temperature of the battery cell, and the temperature of the battery cell may be measured from the heat absorbing unit attached to the battery cell.

복수의 배터리 셀 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치된 열전소자를 포함한다.A plurality of battery cells and a thermoelectric element disposed between the plurality of battery cells.

상기 열전소자는, 일측에 상기 복수의 배터리 셀의 열을 흡수하도록 상기 복수의 배터리 셀에 부착되는 흡열부가 형성되고, 타측에 상기 흡열부에서 흡수한 열을 냉각시키도록 상기 복수의 배터리 셀 외부로 돌출된 발열부가 형성된다. Wherein the thermoelectric element has a heat absorbing portion attached to the plurality of battery cells so as to absorb heat of the plurality of battery cells on one side and a heat absorbing portion attached to the outside of the plurality of battery cells to cool the heat absorbed by the heat absorbing portion on the other side. A protruding heating portion is formed.

또한, 상기 배터리 셀 외부로 돌출된 상기 발열부를 향하여 냉각풍이 통과할 수 있다.Further, the cooling wind may pass toward the heat generating portion protruding outside the battery cell.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.The vehicle battery and the control method thereof according to the present invention have one or more of the following effects.

첫째로, 본 발명의 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 따르면, 열의 흐름이 배터리 셀의 길이방향을 따라 이루어져 배터리 셀에 대한 열전달효율을 매우 높일 수 있는 효과가 있다.First, according to the vehicle battery and the control method of the present invention, the heat flow is made along the longitudinal direction of the battery cell, so that the heat transfer efficiency to the battery cell can be greatly increased.

둘째로, 본 발명의 차량용 배터리 및 그 제어 방법에 따르면, 배터리 셀에 열전소자를 직접적으로 부착함으로써, 배터리 셀들 사이의 간격을 대폭 슬림화할 수 있고, 각 배터리 셀에 대한 개별 온도를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.Secondly, according to the vehicle battery and the control method thereof, the thermoelectric element is directly attached to the battery cell, the gap between the battery cells can be greatly reduced, and the individual temperature for each battery cell can be easily There is an effect.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 셀의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 2의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 셀의 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 제어방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a perspective view showing an embodiment of a vehicle battery according to the present invention.
2 is a perspective view showing an embodiment of a battery cell module according to the present invention.
3 is a perspective view showing an embodiment of a battery cell according to the present invention.
4 is a front view of Fig.
Figure 5 is a side view of Figure 2;
6 is a front view showing another embodiment of the battery cell according to the present invention.
7 is a flowchart showing a control method of a vehicle battery according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a battery module according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 셀의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이며, 도 5는 도 2의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 배터리 셀의 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of a battery module according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating an embodiment of a battery cell module according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a battery cell FIG. 4 is a front view of FIG. 3, FIG. 5 is a side view of FIG. 2, and FIG. 6 is a front view of another embodiment of a battery cell according to the present invention.

바람직한 차량의 차량용 배터리 및 그 제어 방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 변경될 수 있으며, 본 실시예에서는 차량용 배터리 및 그 제어 방법인 경우이다.A preferred vehicle battery and a control method thereof may be changed by a person skilled in the art, and in this embodiment, the vehicle battery and the control method thereof.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 셀의 일실시예를 나타내는 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of a battery module according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating an embodiment of a battery cell module according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a battery cell Fig.

본 발명에 따른 배터리 모듈의 일실시예를 도 1 및 도 3을 참조하여 설명하면, 배터리 팩(1)은 전기 에너지가 충전되어 전기 모터를 작동시키고, 그 전기 모터의 구동력으로 전기 자동차를 주행시키는데 적용될 수 있다. 배터리 팩(1)은 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 팩 형태로 전기 자동차에 탑재될 수 있다.1 and 3, a battery pack 1 is charged with electric energy to operate an electric motor and drives the electric vehicle with the driving force of the electric motor Can be applied. The battery pack 1 is a secondary battery that can be charged and discharged, and can be mounted on an electric vehicle in pack form.

배터리 팩(1)은 복수의 배터리 셀(30)이 전기적으로 연결된 배터리 모듈(20)과, 배터리 모듈(20)이 내부에 구비된 하우징(10)과, 복수의 배터리 셀(30) 사이에 배치되고, 지그재그로 접속된 전극(60)이 구비된 열전소자(40)를 포함한다.The battery pack 1 includes a battery module 20 in which a plurality of battery cells 30 are electrically connected, a housing 10 in which the battery module 20 is disposed, And a thermoelectric element 40 provided with electrodes 60 connected in zigzags.

하우징(10)은 내부에 복수의 배터리 셀(30)이 구비된다. 배터리 모듈(20)은 복수의 배터리 셀(30)이 일방향으로 배열되어 형성된다. 복수의 배터리 셀(30)은 전기적으로 연결된다. 복수의 배터리 셀(30)에는 열전소자(40)가 구비된다.The housing 10 is provided with a plurality of battery cells 30 therein. The battery module 20 is formed by arranging a plurality of battery cells 30 in one direction. The plurality of battery cells 30 are electrically connected. The plurality of battery cells (30) are provided with thermoelectric elements (40).

도 4는 도 3의 정면도이며, 도 5는 도 2의 측면도이다.Fig. 4 is a front view of Fig. 3, and Fig. 5 is a side view of Fig. 2. Fig.

열전소자(40)는 복수의 배터리 셀(30)에 부착된 2 이상의 흡열부(a, b) 및 복수의 배터리 셀(30) 외부로 돌출된 발열부(c)를 포함하고, 2 이상의 흡열부(a, b)는 도 4에 나타난 바와 같이 열전소자(40)의 길이방향으로 이격되게 “l될 수 있다. 열전소자(40)는 배터리 셀(30)에 부착되도록 평면형 또는 필름형으로 구비될 수 있다. 열전소자(40)는 펠티에 효과(peltier effect)를 이용한 열전 소자로서, 열전소자(40)에 인가되는 전류의 흐름 방향 전환을 통해 열전소자(40)가 배터리 셀(30)을 가열 및 냉각시킬 수 있다. The thermoelectric element 40 includes two or more heat absorbing portions a and b attached to a plurality of battery cells 30 and a heat generating portion c protruding from the plurality of battery cells 30, (a, b) may be spaced apart in the longitudinal direction of the thermoelectric element 40 as shown in Fig. The thermoelectric element 40 may be provided in a planar shape or a film shape so as to be attached to the battery cell 30. [ The thermoelectric element 40 is a thermoelectric element using a peltier effect and can heat and cool the battery cell 30 through the switching of the current flow direction applied to the thermoelectric element 40 have.

보다 상세하게는, 열전소자(40)는 필름기판(50)이 구비되고, 필름기판(50)에 전극(60)이 부착되어, 필름기판(50)을 배터리 셀(30)에 부착한다. 이에 따라 배터리 셀(30)에서 발생하는 열을 필름기판(50)을 통하여 전극(60)에서 흡수할 수 있다. More specifically, the thermoelectric element 40 is provided with a film substrate 50, and an electrode 60 is attached to the film substrate 50 to attach the film substrate 50 to the battery cell 30. Accordingly, heat generated in the battery cell 30 can be absorbed by the electrode 60 through the film substrate 50.

열전소자(40)는 전극(60)이 복수개가 서로 지그재그로 접속되어 필름기판(50)에 부착된다. 열전소자(40)는 배터리 셀(30)의 온도에 따라 전류량 제어 및 전류 흐름 방향의 전환 등을 수행함으로써 배터리 셀(30)의 온도를 조절하 수 있다. The thermoelectric elements 40 are attached to the film substrate 50 by connecting a plurality of electrodes 60 in a staggered manner. The thermoelectric element 40 can adjust the temperature of the battery cell 30 by controlling the amount of current and switching the current flow direction according to the temperature of the battery cell 30. [

예컨대, 열전소자(40)에 전류가 정방향으로 인가되는 경우에는 배터리 셀(30)에서 발생하는 열을 흡열부(a, b)가 흡수하고, 흡열부(a, b)가 흡수한 열이 발열부(c)로 전달됨으로써 발열부(c)에서 배터리 셀(30)의 열을 방출할 수 있고, 이를 통해 배터리 셀(30)이 냉각될 수 있다. 이와 달리, 열전소자(40)에 전류가 역방향으로 인가되는 경우에는 발열부(c)에서 배터리 셀(30)의 외부 열을 흡열하고, 발열부(c)가 흡수한 열이 흡열부(a, b)로 전달됨을써 흡열부(a, b)에서 외부 열을 배터리 셀(30) 측으로 방출할 수 있고, 이를 통해 배터리 셀(30)이 승온될 수 있다. For example, when a current is applied to the thermoelectric element 40 in a normal direction, the heat absorbing portions a and b absorb heat generated in the battery cell 30, and the heat absorbed by the heat absorbing portions a and b is heat The heat generated by the battery cell 30 can be dissipated through the heat generating portion c and the battery cell 30 can be cooled. Alternatively, when current is applied to the thermoelectric element 40 in the opposite direction, the heat generated by the heat generating portion c is absorbed by the heat generated by the external heat of the battery cell 30 in the heat generating portion c, b to discharge the external heat to the battery cell 30 side in the heat absorbing portions a and b, whereby the temperature of the battery cell 30 can be raised.

여기서, 발열부(c)는 배터리 모듈(20)의 외부로 열을 방출하거나, 배터리 모듈(20)의 외부 열을 흡열하도록 배터리 셀(30) 외부로 돌출된다. 발열부(c)는 배터리 셀(30) 외부로 돌출되어, 배터리 셀(30) 길이방향으로 통과하는 냉각풍으로 냉각되거나 외부의 열을 흡열하도록 구성될 수 있다. 흡열부(a,b)와 발열부(c)에는 전류의 흐름 방향을 전환하도록 제어하는 배터리 관리부(5; Battery Management System)가 연결될 수 있다.The heat generating portion c protrudes to the outside of the battery cell 30 to radiate heat to the outside of the battery module 20 or to absorb the external heat of the battery module 20. The heat generating unit (c) may be configured to protrude outside the battery cell (30) and be cooled by the cooling wind passing in the longitudinal direction of the battery cell (30) or to absorb external heat. The heat absorbing portions a and b and the heat generating portion c may be connected to a battery management system 5 for controlling the flow direction of the current.

여기서, 배터리 관리부(5)는 배터리 팩(1)의 온도를 컨트롤하기 위한 것으로서, 배터리 팩(1)의 승온, 항온 및 냉각을 실시하여 배터리 팩(1)의 온도를 일정하게 유지시킴으로써 배터리 팩(1)의 에너지 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다. 배터리 관리부(5)는 측정된 열전소자(40)의 온도에 따라 냉풍을 조절할 수 있다. 배터리 관리부(5)는 열전소자(40)를 공냉식 또는 펠티어 냉각시킬 수 있다. 열전소자(40)은 배터리 셀(30)의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)를 포함한다. The battery management unit 5 is for controlling the temperature of the battery pack 1. The battery management unit 5 maintains the temperature of the battery pack 1 constant by performing temperature rise, 1) can be improved. The battery management unit 5 can adjust the cold wind according to the temperature of the thermoelectric element 40 measured. The battery management unit 5 can cool the thermoelectric element 40 by air cooling or Peltier cooling. The thermoelectric element 40 includes a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the battery cell 30.

온도센서는 복수개 구비되어, 배터리 셀(30)의 온도를 측정하고, 흡열부(a,b)의 온도를 측정할 수 있다. 온도센서는 배터리 셀(30)에 부착된 흡열부(a,b)로부터 배터리 셀(30)의 온도 및 열전소자(40)의 온도를 측정할 수 있다. 온도센서에 의해 측정된 배터리 셀(30)의 온도가 미리 설정된 제 1설정값보다 높으면 열전소자(40)의 온도를 측정할 수 있다. A plurality of temperature sensors may be provided to measure the temperature of the battery cell 30 and to measure the temperature of the heat absorbing portions a and b. The temperature sensor can measure the temperature of the battery cell 30 and the temperature of the thermoelectric element 40 from the heat absorbing portions a and b attached to the battery cell 30. [ The temperature of the thermoelectric element 40 can be measured if the temperature of the battery cell 30 measured by the temperature sensor is higher than a preset first set value.

온도센서에 의해 측정된 배터리 셀(30)의 온도가 미리 설정된 제 1설정값보다 크면 배터리 관리부(5)에 의해 열전소자(40)에 전류를 정방향으로 인가하여 배터리 셀(30)을 냉각시킬 수 있다. 온도센서에 의해 측정된 배터리 셀(30)의 온도가 미리 설정된 제 1설정값보다 낮으면, 배터리 관리부(5)에 의해 열전소자(40)에 전류를 역방향으로 인가하여 배터리 셀(30)을 승온시킬 수 있다. If the temperature of the battery cell 30 measured by the temperature sensor is greater than a preset first preset value, a current is applied to the thermoelectric element 40 in the forward direction by the battery management unit 5 to cool the battery cell 30 have. When the temperature of the battery cell 30 measured by the temperature sensor is lower than a preset first preset value, the battery management unit 5 applies a current to the thermoelectric element 40 in the reverse direction to raise the temperature of the battery cell 30 .

전극(60)은 P형 써모파일(64)과 N형 써모파일(68)이 구비되고, P형 써모파일(64)과 N형 써모파일(68) 각각의 일단 및 타단이 지그재그로 접속된다. 여기서, 전극(60)은 P형 써모파일(64)의 일단과, N형 써모파일(68)의 일단이 접속되어, 필름기판(50)에 부착된 흡열부(a,b)와, P형 써모파일(64)의 일단과, N형 써모파일(68)의 타단이 접속되어, 필름기판(50)의 외부에 배치된 발열부(c)를 포함한다. The electrode 60 is provided with a P-type thermopile 64 and an N-type thermopile 68. One end and the other end of each of the P-type thermopile 64 and the N-type thermopile 68 are zigzag-connected. Here, the electrode 60 includes a heat absorbing portion (a, b) connected to one end of the P-type thermopile 64 and one end of the N-type thermopile 68 attached to the film substrate 50, And a heat generating portion c connected to one end of the thermopile 64 and the other end of the N-type thermopile 68 and disposed outside the film substrate 50.

이에 따라, 필름기판(50)에 부착된 흡열부(a,b)로부터 열을 흡수하여 필름기판(50) 외부의 발열부(c)로 열이 전달된다. 한편, 상기에서 설명한 바와 같이, 열전소자(40)의 온도가 낮으면 배터리 관리부(5)에서 전류량을 전환하여 발열부(c)에서 열을 흡수하여 흡열부(b)로 열을 보내어 열전소자(30)의 온도를 높여주게 되어 열전소자(30)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.Accordingly, heat is absorbed from the heat absorbing portions (a, b) attached to the film substrate 50 and heat is transferred to the heat generating portion (c) outside the film substrate 50. As described above, when the temperature of the thermoelectric element 40 is low, the battery management unit 5 switches the amount of current, absorbs heat in the heat generating unit c, and sends heat to the heat absorbing unit b, The temperature of the thermoelectric element 30 can be kept constant.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 배터리 및 그 제어 방법의 바람직한 일실시예에 의해 작용을 설명한다.The operation of the vehicle battery and the control method thereof according to the present invention constructed as described above will be described with reference to a preferred embodiment.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 셀의 일실시예를 나타내는 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 제어방법을 나타내는 순서도이다. FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of a vehicle battery according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of a battery cell according to the present invention, FIG. 7 is a view showing a control method of a battery for a vehicle It is a flowchart.

도 1 및 도 3, 도 7을 참조하여 본 발명에 다른 차량용 배터리를 설명하면, 배터리 셀(30)에 구비된 온도센서로부터 배터리 셀의 제 1온도값(T모듈)을 측정한다(S10). 배터리 셀(30)의 제 1온도값(T모듈)과 배터리 관리부(5)에 미리 설정된 제1설정값(도 7에는 30℃로 예시됨)을 비교한다(S20). Referring to FIGS. 1, 3, and 7, a vehicle battery according to the present invention will be described. A first temperature value (T module ) of a battery cell is measured from a temperature sensor included in the battery cell 30 (S10). The first temperature value (T module ) of the battery cell 30 is compared with a preset first preset value (exemplified by 30 deg. C in FIG. 7) to the battery management unit 5 (S20).

이때, 배터리 관리부(5)에 미리 설정된 제 1설정값이 제 1온도값(T모듈)보다 작으면 즉, 제 1온도값(T모듈)이 제1설정값 보다 크면, 배터리 관리부(5)는 열전소자(40)에 전류를 정방향으로 인가하고, 이에 열전소자(40)의 흡열부(a, b)가 배터리 셀(30)에서 발생한 열을 흡수하고, 흡열부(a, b)가 흡수한 열이 발열부(c)로 전달됨으로써 발열부(c)에서 배터리 셀(30)의 열을 방출할 수 있고, 이를 통해 배터리 셀(30)을 개별적으로 냉각할 수 있다(S30).
배터리 셀(30)을 냉각시킨 후에는 열전소자(40)의 흡열부(a, b)의 온도를 측정한다(S40). At this time, if the first set value preset in the battery management unit 5 is smaller than the first temperature value (T module ), that is, if the first temperature value (T module ) is larger than the first set value, the battery management unit 5 A current is applied to the thermoelectric element 40 in a normal direction so that the heat absorbing portions a and b of the thermoelectric element 40 absorb heat generated in the battery cell 30 and the heat absorbing portions a and b absorb heat The heat is transferred to the heat generating portion c so that the heat of the battery cell 30 can be discharged from the heat generating portion c so that the battery cell 30 can be individually cooled through S30.
After cooling the battery cell 30, the temperature of the heat absorbing portions a and b of the thermoelectric element 40 is measured (S40).

열전소자(40)의 온도를 측정한 제 2온도값(T열전소자)과 미리 설정된 제1설정값(도 7에는 30℃로 예시됨)을 비교한다(S50). 이때, 제 2온도값(T열전소자)이 제1설정값 보다 크면 배터리 관리부(5)에서 냉각팬을 작동시킨다(S60). 냉각팬에 의해 발열부(c)를 냉각시킨다.The second temperature value (T thermoelectric element ) that measures the temperature of the thermoelectric element 40 is compared with a preset first preset value (exemplified by 30 ° C in FIG. 7) (S50). At this time, if the second temperature value (T thermoelectric element ) is larger than the first set value, the battery management unit 5 activates the cooling fan (S60). And the heat generating portion (c) is cooled by the cooling fan.

한편, 제 1온도값과 상기 설정값을 비교하는 단계(S20)에서, 제 1온도값(T모듈)이 제1설정값(도 7에는 30℃로 예시됨) 보다 작으면 제 1온도값(T모듈)이 제2설정값(도 7에는 -10℃로 예시됨)과 비교한다(S22). 여기서, 제2설정값은 제1설정값 보다 작게 설정될 수 있다.On the other hand, if the first temperature value (T module ) is smaller than the first set value (which is exemplified as 30 deg. C in FIG. 7) in the step S20 of comparing the first temperature value with the set value, T module ) is compared with the second set value (which is exemplified as -10 DEG C in Fig. 7) (S22). Here, the second set value may be set smaller than the first set value.

이때, 제 1온도값(T모듈)이 제 2설정값보다 작으면, 배터리 관리부(5)는 열전소자(40)에 전류를 역방향으로 인가하고, 이에 열전소자(40)의 발열부(c)가 배터리 모듈(20)의 외부 열을 흡수하며, 발열부(c)가 흡수한 열이 흡열부(a, b)로 전달됨으로써 흡열부(a, b)에서 외부 열을 배터리 셀(30) 측으로 방출할 수 있고, 이를 통해 배터리 셀(30)을 승온시킨다(S24).
이러한 배터리 셀(30)의 승온에 의해 배터리 모듈(20)의 온도가 상승할 수 있다.
일예에 의하면, 모듈의 온도가 30℃를 넘으면, 배터리 셀(30)을 냉각시키는 다음단계로 넘어가고, 만약, -10℃보다 작으면, 배터리 셀(30)을 승온시킨다.When the first temperature value (T module ) is smaller than the second set value, the battery management unit 5 applies the current to the thermoelectric element 40 in the reverse direction, B absorbs the external heat of the battery module 20 and the heat absorbed by the heat generating portion c is transmitted to the heat absorbing portions a and b to heat the external heat to the battery cell 30 side in the heat absorbing portions a and b And the temperature of the battery cell 30 is increased through this (S24).
The temperature of the battery module (20) can be raised by the temperature of the battery cell (30).
According to an example, if the temperature of the module exceeds 30 ° C, the process proceeds to the next step of cooling the battery cell 30, and if the temperature is lower than -10 ° C, the battery cell 30 is heated.

또한, 열전소자(40)의 온도를 측정하는 단계에 있어서, 배터리 셀(30)에 부착되어 배터리 셀(30)의 열을 흡수하는 열전소자(40)의 흡열부(b',c')에서 배터리 셀(30)의 열을 측정한다.In the step of measuring the temperature of the thermoelectric element 40, the heat absorbing portions b 'and c' of the thermoelectric element 40 attached to the battery cell 30 and absorbing the heat of the battery cell 30 The heat of the battery cell 30 is measured.

이에 따라서, 열의 흐름이 배터리 셀의 길이방향을 따라 이루어지므로 배터리 셀에 대한 열전달 효율을 매우 높일 수 있고, 배터리 셀에 열전소자를 직접적으로 부착하여, 배터리 셀들 사이의 간격을 대폭 슬림화할 수 있고, 각 배터리 셀에 대한 개별 온도를 용이하게 관리할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, since the heat flows along the longitudinal direction of the battery cell, the heat transfer efficiency to the battery cell can be greatly increased, the thermoelectric element can be directly attached to the battery cell, the gap between the battery cells can be greatly reduced, The individual temperature of each battery cell can be easily managed.

실시예에 따른 차량용 배터리 및 그 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The vehicle battery and the control method thereof according to the embodiment are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above but the embodiments can be applied to all or a part of each embodiment Or may be selectively combined.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

<주요 도면부호의 상세한 설명>
1: 배터리 팩 5: 배터리 관리부
10: 하우징 20: 배터리 모듈
30: 배터리 셀 40: 열전소자
50: 필름기판 60: 전극<Detailed Description of Main Drawings>
1: Battery pack 5: Battery management section
10: housing 20: battery module
30: battery cell 40: thermoelectric element
50: film substrate 60: electrode

Claims (19)

내부에 복수의 배터리 셀이 배열된 하우징; 및
복수의 배터리 셀 사이에 개재되도록 배치되고, 지그재그로 접속된 전극을 가진 열전소자; 및
상기 배터리 셀의 온도 및 상기 열전소자의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하고,
상기 온도센서는 상기 배터리 셀에 개재된 상기 열전소자를 통해 상기 배터리 셀의 온도를 측정하며,
상기 온도센서에 의해 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 제1설정값 보다 높으면 상기 온도센서가 상기 열전소자의 온도를 측정하는 차량용 배터리.A housing having a plurality of battery cells arranged therein; And
A thermoelectric element disposed so as to be interposed between the plurality of battery cells and having electrodes connected in zigzags; And
And a temperature sensor for measuring a temperature of the battery cell and a temperature of the thermoelectric element,
Wherein the temperature sensor measures a temperature of the battery cell through the thermoelectric element interposed in the battery cell,
Wherein the temperature sensor measures the temperature of the thermoelectric element when the temperature of the battery cell measured by the temperature sensor is higher than a preset first set value. 제1항에 있어서,
상기 열전소자는 상기 전극이 필름기판에 구비되고,
상기 열전소자는 상기 복수의 배터리 셀에 부착되는 흡열부 및 상기 복수의 배터리 셀 외부로 돌출된 발열부를 포함하는 차량용 배터리.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric element has the electrode on the film substrate,
Wherein the thermoelectric element includes a heat absorbing portion attached to the plurality of battery cells and a heat generating portion protruding from the plurality of battery cells.
제2항에 있어서,
상기 발열부는 상기 배터리 셀 길이방향으로 통과하는 냉각풍으로 냉각되도록 상기 배터리 셀 외부로 돌출된 차량용 배터리.
3. The method of claim 2,
Wherein the heat generating portion is protruded to the outside of the battery cell so as to be cooled by cooling wind passing in a longitudinal direction of the battery cell.
제3항에 있어서,
상기 흡열부와 상기 발열부에는 전류 흐름 방향을 전환하도록 제어하는 배터리 관리부(Battery Management System)가 연결되는 차량용 배터리.
The method of claim 3,
And a battery management system is connected to the heat absorbing portion and the heat generating portion to control the current flow direction to be switched.
제4항에 있어서,
상기 배터리 관리부는 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 열전소자의 온도에 따라 냉풍을 조절하는 차량용 배터리.
5. The method of claim 4,
Wherein the battery management unit adjusts the cool air temperature according to the temperature of the thermoelectric element measured by the temperature sensor.
제4항에 있어서,
상기 배터리 관리부는,
상기 열전소자를 공냉식 또는 펠티어 냉각시키는 차량용 배터리.
5. The method of claim 4,
The battery management unit,
Wherein the thermoelectric element is air-cooled or Peltier-cooled.
제4항에 있어서,
상기 열전소자에 전류가 정방향으로 인가되면 상기 배터리 셀에서 발생하는 열을 상기 흡열부가 흡수하고, 상기 흡열부로부터 상기 발열부로 열이 전달되며,
상기 열전소자에 전류가 역방향으로 인가되면 상기 배터리 셀의 외부 열을 상기 발열부가 흡수하고, 상기 발열부로터 상기 흡열부로 열이 전달되는 차량용 배터리.


5. The method of claim 4,
When a current is applied to the thermoelectric element in a normal direction, heat generated in the battery cell is absorbed by the heat absorbing portion, heat is transferred from the heat absorbing portion to the heat generating portion,
Wherein when a current is applied to the thermoelectric element in a reverse direction, the external heat of the battery cell is absorbed by the heat generating portion, and the heat is transmitted to the heat absorbing portion of the heat generating portion rotor.


삭제delete 제1항에 있어서,
상기 온도센서에 의해 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 제1설정값보다 크면 배터리 관리부에 의해 상기 열전소자에 전류를 정방향으로 인가하여 상기 배터리 셀을 냉각시키는 차량용 배터리.
The method according to claim 1,
Wherein the battery management unit applies a current to the thermoelectric element in a positive direction to cool the battery cell when the temperature of the battery cell measured by the temperature sensor is greater than a preset first set value.
제1항에 있어서,
상기 온도센서에 의해 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 제1설정값보다 낮으면, 배터리 관리부에서 전류를 역방향으로 인가하여 상기 배터리 셀을 승온시키는 차량용 배터리.
The method according to claim 1,
Wherein when the temperature of the battery cell measured by the temperature sensor is lower than a predetermined first set value, the battery management unit applies a current in the reverse direction to increase the temperature of the battery cell.
제2항에 있어서,
상기 전극은,
P형 써모파일과 N형 써모파일이 구비되고,
상기 P형 써모파일과 상기 N형 써모파일 각각의 일단 및 타단이 지그재그로 접속된 차량용 배터리.
3. The method of claim 2,
The electrode
A P-type thermo file and an N-type thermo file are provided,
Wherein one end and the other end of each of the P-type thermopile and the N-type thermopile are connected in a staggered manner.
제1항에 있어서,
상기 열전소자는 상기 배터리 셀에 부착되도록 평면형 또는 필름형으로 구비된 차량용 배터리.


The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric element is provided in a flat or film shape so as to be attached to the battery cell.


삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전극은 상기 복수의 배터리 셀 외부로 지그재그로 접속된 차량용 배터리.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode is zigzagly connected to the outside of the plurality of battery cells.
복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치된 열전소자; 및
상기 배터리 셀의 온도 및 상기 열전소자의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하고,
상기 열전소자는 상기 복수의 배터리 셀에 부착되는 흡열부 및 상기 복수의 배터리 셀 외부로 돌출된 발열부를 가지며,
상기 온도센서는 상기 열전소자를 통해 상기 배터리 셀의 온도를 측정하며,
상기 온도센서에 의해 측정된 상기 배터리 셀의 온도가 미리 설정된 제1설정값 보다 높으면 상기 온도센서가 상기 열전소자의 온도를 측정하는 차량용 배터리.
A plurality of battery cells;
A thermoelectric element disposed between the plurality of battery cells; And
And a temperature sensor for measuring a temperature of the battery cell and a temperature of the thermoelectric element,
Wherein the thermoelectric element has a heat absorbing portion attached to the plurality of battery cells and a heat generating portion protruding from the plurality of battery cells,
The temperature sensor measures the temperature of the battery cell through the thermoelectric element,
Wherein the temperature sensor measures the temperature of the thermoelectric element when the temperature of the battery cell measured by the temperature sensor is higher than a preset first set value.
제15항에 있어서,
상기 배터리 셀 외부로 돌출된 상기 발열부를 향하여 냉각풍이 통과하는 차량용 배터리.
16. The method of claim 15,
Wherein the cooling wind passes through the heating portion protruding outside the battery cell.
제1항 또는 제15항에 따른 차량용 배터리의 제어방법으로,
배터리 셀에 구비된 온도센서로부터 상기 배터리 셀의 제 1온도값을 측정하는 단계;
상기 배터리 셀의 제 1온도값과 배터리 관리부에 미리 설정된 제1설정값을 비교하는 단계;
상기 제1설정값이 상기 제 1온도값 보다 작으면 열전소자의 온도를 측정하는 단계; 및
상기 열전소자의 온도를 측정한 제 2온도값이 상기 제1설정값보다 크면 배터리 관리부에서 냉각팬을 작동시켜 상기 배터리 셀을 냉각시키는 단계를 포함하는 차량용 배터리의 제어방법.
A control method for a vehicle battery according to any one of claims 1 to 15,
Measuring a first temperature value of the battery cell from a temperature sensor included in the battery cell;
Comparing a first temperature value of the battery cell with a preset first preset value to a battery management unit;
Measuring the temperature of the thermoelectric element if the first set value is less than the first temperature value; And
And controlling the cooling fan in the battery management unit to cool the battery cell if the second temperature value of the thermoelectric element is greater than the first set value.
제17항에 있어서,
상기 제 1온도값과 상기 제1설정값을 비교하는 단계에서, 상기 제1 온도값이 상기 제1설정값 보다 작으면 상기 제 1온도값과 미리 설정된 제 2설정값을 비교하며, 상기 제 2설정값은 상기 제 1설정값보다 작게 설정되고,
상기 제 1온도값이 상기 제 2설정값 보다 작으면, 상기 배터리 셀을 승온시키는 차량용 배터리의 제어방법.
18. The method of claim 17,
Comparing the first temperature value with a predetermined second set value when the first temperature value is smaller than the first set value in the step of comparing the first temperature value with the first set value, The set value is set to be smaller than the first set value,
And if the first temperature value is lower than the second set value, raising the temperature of the battery cell.
제17항에 있어서,
상기 열전소자의 온도를 측정하는 단계에 있어서,
상기 배터리 셀에 부착되어 상기 열전소자의 흡열부에서 상기 배터리 셀의 열을 측정하는 차량용 배터리 제어방법.


18. The method of claim 17,
In the step of measuring the temperature of the thermoelectric element,
And the heat of the battery cell is measured by the heat absorbing portion of the thermoelectric element attached to the battery cell.


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